激波诱导矢量喷管内流场动态特性数值研究

以二维收敛扩张喷管为对象,利用二维非定常雷诺平均N-S方程和RNGk-ε两方程湍流模型对基于激波控制的射流推力矢量喷管非定常流场进行研究,分析了二次流总压连续变化对喷管流场和推力性能的影响,结果表明:随着二次流总压的增大,二次流与主流干扰形成斜激波强度增加,激波向喷管上游移动;二次流总压增加到一定值后会在二次流入口附近形成回流区,回流区面积随二次流总压的增加而增大;二次流总压连续增加时,喷管轴向力连续增大,侧向力和推力矢量角先增大后减小,推力系数随二次流总压的增加而较小.     

高低空环境下火箭发动机射流流场的数值分析

采用二维雷诺平均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,对某空空导弹发动机在高低空环境下的燃气射流流场进行了数值模拟,得到了发动机射流流场的马赫数等值线云图、射流流场大小,给出了射流轴线上的流动参数曲线,分析了燃烧室工作状态和飞行高度对发动机射流流场的影响。结果表明,在发动机排气质量流率相同的情况下,高空时燃气射流流场的边界比低空大;相同飞行高度时,随着发动机排气质量流率的增加,燃气射流流场边界随之增大,同时射流流场的结构也有很大的不同。数值模拟为该型号空空导弹发动机的气动布局提供了依据。     

排气结构对导叶式旋风管的性能预测研究

对圆筒型、渐缩型和渐扩型排气结构的导叶式旋风管分离器的压力损失和分离效率进行数值研究.在数值预测时,气相场采用雷诺应力模型,应用随机轨道模型来模拟湍流场中颗粒运动轨迹.给出了不同排气管附近流动特性,计算短路流情况.结果表明,随着排气管下口直径缩小,旋风管内部切向速度增大,有利于分离效率提高,但同时增加旋风管阻力;排气管喇叭口结构利于气流其内部流动,且能够降低旋风管阻力.同时,也说明了应用计算流体力学来研究旋风管内部气固两相流动规律的可行性.     

载人火星任务混合推进轨道方案

以未来载人火星探测任务为背景,提出了混合推进的轨道方案,即行星中心轨道段采用脉冲推力变轨,行星际航行轨道段采用小推力变轨的策略。建立了日心段三自由度动力学模型,利用“能量等高线”图选取了几组典型脉冲往返轨道作为标称轨道：最小能量税遁,快速转移税逆和短期停留轨道。在此基础上设计了与之对应的行星际航行段小推力最优转移轨道,得到混合推进的轨道方案。最后通过与脉冲轨道的燃料消耗对比,分析了混合推进轨道方案的可行性。研究表明,此类方案较好地结合了脉冲变轨飞行时间短的优势和小推力变轨省燃料．任务灵活的优势.     

地铁列车通过江底隧道运行特性可视化仿真

为了明确过江隧道复杂坡段地况对列车运行特性的影响,为运行方案设计提供理论依据,建立了武汉轨道交通二号线过江隧道两列车辆在长大坡道上动力学模型,展开两列车辆同轨道运行工况下正常运行和不同动力故障时相对运动的动态仿真,并基于Simulink/Virtual Reality Toolbox对两列车相对运动实现可视化.该分析揭示了隧道内复杂坡段对列车最大运行车速和发车间隔的影响,有效指导过江隧道复杂坡断列车运行方案设计.     

社会福利视角下的产业链研发政府补贴方式

通过构建下游企业进行产品研发情况下的上下游企业Stackelberg博弈模型,研究了政府产量补贴政策、研发投入补贴政策对均衡态下社会福利和上下游企业利润的影响,以及研发补贴政策实施的条件。结果表明:(1)当下游企业产品研发难度系数r3/(4b)时,政府不需要投入研发补贴;(2)当r3/(4b)时,政府实施研发投入补贴政策能够增大社会福利,并增大上下游企业的利润;(3)当r1/b时,政府实施产量补贴政策比研发投入补贴政策能够实现更大的社会福利,并使上下游企业的利润大幅提高。     

基于无模型无迹粒子滤波的编队卫星相对运动估计

由于地球引力和大气阻力等因素造成的模型不确定性,使常规滤波方法用于卫星编队飞行相对运动估计时精度不高。为克服这种影响,提出了一种融合高斯过程回归(Gaussian process regression,GPR)的无模型无迹粒子滤波(model free unscented particle filter, MF-UPF)方法。对近圆轨道的双星编队问题,新方法通过高斯过程回归对已有的量测数据学习建立相对运动模型, 有效地避免了模型不确定性造成的滤波性能下降。仿真对比验证了无模型无迹粒子滤波在编队飞行相对运动估计中的优越性。     

组合杆式穿甲弹的侵彻能力仿真分析

设计了一种由钨合金和碳化钨组成的新的组合杆式穿甲弹结构,运用有限元仿真软件对其侵彻半无限钢靶的能力进行仿真分析,发现其在侵彻靶板过程中能够出现结构自锐现象.仿真结果表明组合杆式结构穿甲弹的侵彻能力优于单杆式钨合金穿甲弹.并分析了组合杆式穿甲弹中的钨合金和碳化钨两种弹芯的直径比变化对侵彻的影响,得出在不同着靶速度段对应着不同的最优直径比,此结论能够应用到工程实际中.     

温度变化对摆式陀螺寻北精度的影响

为了分析温度变化对摆式陀螺寻北精度的影响,建立了陀螺悬带随温度变化影响寻北精度的数学模型,在高低温不同条件下进行了仿真实验。首先,根据热膨胀公式得出了悬带扭转系数随温度变化关系,由此建立了零位改正系数受温度变化影响的数学模型。然后,在悬带扭力零位不发生改变的前提下,分跟踪和不跟踪两种情形分析了陀螺寻北精度受到的影响。仿真结果表明,同样的温度变化下,扭力零位和摆动中心的夹角越小,精度受到的影响越小;当温度变化60 ℃、夹角为30′时,精度受到的影响最大可达15″,最小为5.3″。尽量减小扭力零位和摆动中心的夹角能有效地减小温度变化对精度的影响。     

垂直热发射流场研究与计算机仿真

本文着重分析了垂直热发射单喷管流场自由双限制射流流场及其多组分流场参数的计算方法和复杂激波系的数值解,运用Godunov方法在386微机上进行了数学仿真,编制了CAD软件包。     

考虑阻力系数时变的下压段半解析时间预测方法

高超声速飞行器下压段飞行环境复杂、弹道参数变化剧烈、被动减速较快,传统解析预测采用的常值阻力系数假设不再适用。考虑攻角、马赫数影响,对阻力系数表达式进行拓展,基于解析理论对复杂弹道方程加以简化,得到以剩余射程为自变量的微分方程,通过数值积分快速求解弹道诸元,提升全弹道快速规划能力。典型弹道仿真表明,与传统常值假设相比,所提方法可将俯冲下压段的时间预报误差降低到1 s左右,同时不增加计算复杂度,实现滑翔飞行器俯冲飞行时间、速度、动压的精准、快速预报。     

乘波体前体/进气道优化设计及性能分析

在以圆锥流场生成乘波体外形基础上,对乘波体前体和冲压发动机进气道进行了优化设计。乘波体前体以设计点（Ma=4.5）为优化基础,综合考虑在各个飞行马赫数下的最佳气流转角问题。数值模拟结果表明,该方法设计的乘波体外形符合乘波反设计原理,在整个飞行马赫数范围内发动机的进气道性能良好。     

基于传热增广模型的轨迹优化与防热结构分析

在考虑飞行器结构温度约束的轨迹设计问题中,采用一般约束热流密度的轨迹优化模型存在反复迭代、不能考虑轨迹、传热之间耦合关系等缺点.针对这些问题,提出一种传热增广的轨迹优化模型.利用空间差分将传热方程转化为一阶微分方程组,与运动方程组成传热增广的系统状态方程,从而能在轨迹优化中对结构温度直接进行约束.算例仿真说明了基于增广...     

基于MPC的无人机航迹跟踪控制器设计

针对固定翼无人机航迹跟踪问题,采用基于状态扩展的双反馈模型预测控制理论对控制器进行设计。首先推导基于侧向偏差的无人机侧向航迹跟踪模型,采用动态逆方法对模型进行线性化处理,在此基础上设计基于状态扩展的双反馈模型预测控制器,并采用量子粒子群优化(quantum particle swarm optimization, QPSO)算法对控制器参数进行优化,考虑无人机飞行过程中受到的未知干扰,引入扩张状态观测器(extended states observer, ESO)对干扰进行观测,进一步提高系统的鲁棒性,并结合实际工程应用对系统进行数学仿真。仿真结果表明,基于状态扩展双反馈模型预测控制的无人机侧向航迹跟踪控制器,能够在系统存在模型不确定性与受到动态干扰时对期望航迹进行准确、稳定的跟踪。     

制冷剂自然循环系统制冷工况的性能研究

以网络、图论为基础,建立了基于气液两相流体网络的制冷剂自然循环系统的数学模型,采用关联矩阵来描述各个部件之间的关联关系,通过对模型的求解,得出了冷凝器进口水温、冷却水流量、室内空气温度等参数对系统制冷量的影响规律。研究表明,当蒸发温度和冷却水流量不变时,随着冷凝器进口水温的降低,蒸发器的制冷量不断增大;当室内换热器风量和室内温度不变时,蒸发器的制冷量随蒸发温度的升高而减小。     

自航发射鱼雷内弹道模型与仿真研究

基于对自航管内非常局限性边界条件下鱼雷受力的分析，建立了自航发射土雷的内弹道模型，采用试验的方法描述螺旋桨推力，根据鱼雷在变截面管内的不同运动阶段，引入控制体的概念对鱼雷附加流体阻力进行实时计算，进行了计算机仿真，通过与试验结果的比对，验证了内弹道数学模型的可信性。     

文丘里管内空化演变模型研究

以文丘里管空化发生器为对象,通过考虑水中空气析出与消解过程的时变性,建立了水气两相动态空化模型。运用FLUENT软件对水气两相流流动问题进行三维数值模拟研究,获得了文丘里管喉口直径、进口压力等对汽含率变化的影响规律。数值模拟结果与实验相对比表明,汽含率随进口压力增加而增加;如果喉径增大,可通过增加进口压力作为补偿,以达到同样的空化效果;出口锥角为20°和8°文丘里管的空化效果对比依赖于进口压力、喉径等条件;模拟条件下串联文丘里管不能实现两级空化。     

五杆式人机合作机器人控制策略仿真研究

轨迹控制策略是人机合作机器人实现人机合作的重要条件.介绍了五杆Cobot的机构及其控制系统,提出了基于速度约束和位置约束的人初合作机器人轨迹控制策略,建立了相应的控制模型.两种控制策略均具有被动和约束的特征,主要区别是_产生控制量的方法不同.利用MATLAB对两种控制策略跟踪直线和圆弧轨迹进行了仿真,结果表明,两种控制策略均可实现人机合作的要求,但位置约束控制策略轨迹约束精度更高一些.     

歼击机座舱供气流动边界条件计算模型

歼击机座舱空气分配系统的送风参数是影响舱内流场的重要因素。建立了供气流动边界条件计算模型以获得舱内流场计算的入口边界条件。分别采用该计算模型及传统的均匀供气边界条件对舱内流场进行了数值计算,并通过地面模拟实验验证了数值计算的准确性。计算结果和实验结果的对比表明,采用该计算模型的流场计算精度比传统方法有显著提高。     

船舶蒸汽系统管道仿真方法研究

根据船舶饱和蒸汽系统管道的工作特点和结构特点,将复杂的蒸汽管网分为大直径蒸汽管道和小直径蒸汽管网两类仿真对象,根据质量守恒、能量守恒定律针对这两类仿真对象分别建立了两相箱体模型和流体网络模型。考虑了流体网络中网络节点与外界环境的散热,提出了流体网络节点压力、温度、焓的修正方法。在某核动力装置模拟器上进行的仿真实验表明,该模型能够较好地反映船舶饱和蒸汽系统管道运行的动态特性。